Радиационный баланс подстилающей поверхности

 

Радиационный баланс подстилающей поверхно­сти. Часть прямой и рассеянной солнечной радиации, по­ступающей к земной поверхности, ею отражается. Отража­тельная способность подстилающей поверхности зависит от ее физических свойств, цвета, состояния и характеризу­ется величиной альбедо.

Альбедо – это отношение отраженной (коротковолно­вой) радиации к суммарной Q, поступающей на подсти­лающую поверхность:

.

Альбедо выражается в долях единицы или в процентах.

Альбедо для свежевыпавшего снега – 80-95 %, для темных почв – 5-10%.

Земная поверхность, поглощая суммарную солнечную радиацию (коротковолновую), в то же время сама излучает длинноволновую радиацию. Часть этой энергии уходит в мировое пространство и в значительной части поглощается атмосферой. В этом поглощении большое участие прини­мают водяной пар, озон, углекислый газ, пыль. Вследствие поглощения излучения Земли атмосфера нагревается и, в свою очередь, излучает длинноволновую радиацию. Часть этой радиации направлена в сторону земной поверхности. Таким образом, в атмосфере создаются два потока длинно­волновой радиации: один из них состоит из излучения под­стилающей поверхности Е₃ и направлен вверх, а другой представляет радиацию атмосферы Е_а и направлен вниз. Разность Е_з–Е_а называют эффективным излучением под­стилающей поверхности Е_эф.

Радиационный баланс подстилающей поверхности представляет собой разность между приходом и расходом лучистой энергии. Т. е. радиационный баланс равен количеству энергии, поглощенной подстилающей поверх­ностью:

Уравнение радиационного баланса подстилающей по­верхности имеет вид:

, кВт/м²,

где – прямая солнечная радиация на горизонтальную по­верхность, кВт/м²;

D – рассеянная солнечная радиация на горизонтальную поверхность, кВт/м²;

Е_а – встречное излу­чение атмосферы (длинноволновое излучение атмосферы, направленное в сторону подстилающей поверхности), кВт/м²;

R_k – коротковолновая радиация, отраженная от под­стилающей поверхности, кВт/м²;

R_a – длинноволновая ра­диация, отраженная от подстилающей поверхности, кВт/м²;

Е_з - длинноволновое излучение подстилающей поверхно­сти, кВт/м².

 

Величина R_a очень мала, поэтому в практических расче­тах ее не учитывают.

Принимая во внимание, что

,

получим выражение радиационного баланса в следующем виде:

, кВт/м².

 

При положительном радиационном балансе подстилающая по­верхность поглощает коротковолновую радиацию больше, чем излучает в области длинных волн, и нагревается.

Пре­обладание эффективного излучения над поглощенной ра­диацией (радиационный баланс отрицательный) вызывает охлаждение подстилающей поверхности. Это приводит к возникновению физических процессов, под действием ко­торых происходит теплообмен между подстилающей по­верхностью и атмосферой, более глубокими слоями суши и океана.